Czy wiesz, że przepływ energii określanej jako bierna wcale nie jest obojętny dla systemu energetycznego? Jej nadmierny pobór, czyli pobór ponad określone limity, wiąże się z koniecznością uiszczenia dodatkowych opłat wyszczególnionych na fakturach za energię elektryczną. Czym jest moc bierna? Co różni moc bierną pojemnościową od indukcyjnej? Jak kompensować moc bierną? W tym artykule pokażemy, w jaki sposób możesz obniżyć swoje rachunki za prąd i zaoszczędzić w skali roku nawet kilka tysięcy złotych!

Kompensacja mocy biernej przyczynia się nie tylko do większych oszczędności energetycznych, ale i racjonalniejszego sposobu wykorzystywania urządzeń elektrycznych. Poprzez zmniejszenie współczynnika mocy wydłuża także żywotność elementów zasilających oraz kabli. Większość naszych klientów, gdy słyszy o korzyściach związanych z kompensacją mocy biernej, długo nie zastanawia się nad tym rozwiązaniem. W ramach usług energetycznych dla gospodarstw domowych i firm pomożemy Ci dokonać kompensacji mocy biernej za pomocą metod naturalnych lub dedykowanych do tego zadania urządzeń!

Moc czynna i moc bierna

Urządzenia elektryczne i odbiorniki składające się na sieć elektroenergetyczną pobierają dwa rodzaje energii: energię czynną (P) oraz energię bierną (Q), która dzieli się dodatkowo na indukcyjną (Q_L) oraz pojemnościową (Q_C).

• Moc czynna, której jednostką jest wat, to inaczej moc użyteczna. Określenie „czynna” wskazuje, że taka moc po pobraniu przez odbiornik ze źródła zostaje następnie zamieniona na pracę lub ciepło – energię mechaniczną, cieplną lub świetlną.

• Moc bierna stanowi przeciwieństwo mocy czynnej. Nie jest to moc użyteczna, czyli zamieniana na pracę lub ciepło, a wielkość, którą opisuje się pulsowanie energii elektrycznej pomiędzy elementami obwodu elektrycznego. Energia bierna krąży zatem pomiędzy elektrownią a odbiorcą, jednakże w procesie tym nie dochodzi do jej zużycia. Nie oznacza to jednak, że nie wywiera wpływu na sieć przesyłową. Jest wręcz przeciwnie! Jej przepływ przyczynia się do dodatkowych obciążeń systemu energetycznego, co wymusza na dostawcach energii wprowadzanie specjalnych opłat za jej ponadnormatywny pobór. Powstanie mocy biernej jest związane z zaistnieniem określonych stanów – wytwarzaniem pól magnetycznych i elektrycznych. Stąd też, w zależności od rodzaju wykorzystywanego odbiornika, dzieli się ją na moc bierną indukcyjną oraz moc bierną pojemnościową. Bierną moc indukcyjną powinniśmy wiązać z urządzeniami takimi jak transformatory, silniki, piece indukcyjne, dławiki, w których wytwarza ona pole magnetyczne. Moc bierną pojemnościową należy odnieść natomiast do kondensatorów, oświetlenia LED, czy długich przewodów pod napięciem.

Stosunek mocy czynnej do biernej

W energetyce poza mocą czynną (P) i mocą bierną (Q) występuje także moc pozorna (S), nazywana mocą całkowitą. Jest to suma geometryczna mocy czynnej i biernej, przedstawiana najczęściej jako trójkąt mocy.

Stosunek mocy biernej do czynnej przedstawia się natomiast jako tg φ. Za jego pomocą określono również dopuszczalny pobór mocy biernej. Zgodnie z przepisami rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego wartość tg φ nie może być większa niż 0,4. W praktyce oznacza to tyle, że jeżeli mieścimy się w tym progu, nie ponosimy opłat. Gdy natomiast pobrana moc bierna przekroczy 40% pobranej energii czynnej, zostaniemy obciążeni dodatkowymi kosztami. Przekroczenie mocy biernej wyraża się w jednostce kVar. O wysokości opłaty zadecyduje nie tylko sama stopień przekroczenia, ale i średnia cena sprzedaży energii oraz moc przyłącza (sieć wysokiego, średniego lub niskiego napięcia) wraz ze skorelowanym z nią współczynnikiem k. Dla odbiorców przyłączonych do sieci WN współczynnik k = 0,50, natomiast dla odbiorców przyłączonych do sieci nN współczynnik k = 3,00. Odbiorcy przyłączeni do sieci SN korzystają ze współczynnika k = 1,00.

Kompensacja mocy biernej i jej rodzaje

Jeżeli pobór mocy biernej ponad normę oznacza większe kwoty na rachunkach naliczane przez dostawców energii, pojawia się pytanie o to, jak i gdzie szukać oszczędności? Odpowiedzią jest w tym przypadku tytułowa kompensacja mocy biernej, która zmniejsza pobór mocy biernej, a co się z tym wiąże – również koszty ponoszone na prąd.

Mówiąc o kompensacji mocy biernej, możemy wyszczególnić kompensację naturalną oraz kompensację z wykorzystaniem specjalnych urządzeń. Z kompensacją naturalną będziemy mieć do czynienia przy m.in. zamianie niedociążonych silników na mniejsze, doborze silników o właściwej mocy, czy niedopuszczaniu do jałowej pracy transformatorów. Znacznie prostszym sposobem pozwalającym na kompensowanie mocy biernej jest natomiast montaż specjalnych urządzeń w postaci baterii kondensatorów oraz baterii dławików indukcyjnych. Działanie tych urządzeń polega na wytwarzaniu w okolicy odbiornika przeciwnej energii biernej, która przepływa wyłącznie pomiędzy odbiornikiem a kompensatorem. Nie jest natomiast transportowana przez całą sieć, dzięki czemu ogranicza jej przeciążenie.   Kolejny podział kompensacji mocy biernej, z jakim możemy się spotkać, uwzględnia zakres jej działania. Wyróżnia się dlatego kompensację indywidualną, grupową oraz centralną. Kompensacja indywidualna ogranicza pobór mocy biernej tylko w pojedynczych urządzeniach. Grupowa obejmuje określone fragmenty sieci energetycznej, z kolei centralna – całą sieć.

Jak kompensować moc bierną?

Moc bierną powinno kompensować się przede wszystkim przy odbiorniku, będącym miejscem jej zapotrzebowania, a zarazem w taki sposób, aby nie zachodziła potrzeba jej przesyłania na dłuższych dystansach w całej sieci przesyłowej.

O tym, jakie kompensatory wybierzemy, oraz na jaki rodzaj kompensacji się zdecydujemy, w każdym przypadku zadecydują indywidualne pomiary parametrów sieci. W zależności od specyfiki odbiorcy trwają one od kilku godzin do kilku dni. Tylko na podstawie pełnego obrazu całego systemu jesteśmy w stanie dobrać optymalne, odpowiadające jego rzeczywistemu zapotrzebowaniu baterie o wystarczającej mocy. Warto mieć na względzie, że żywotność dobrze dobranej baterii kondensatorów wynosi nawet kilkanaście lat. Gdy więc przestała spełniać ona swoją funkcję znacznie wcześniej, może być to sygnałem, że nie została odpowiednio dopasowana. W MB Instal Projekt regularnie świadczymy usługi kompensacji mocy biernej zarówno wśród większych, jak i mniejszych odbiorców. Przygotowujemy całą niezbędną dokumentację, dobieramy i zakupujemy odpowiednie urządzenia kompensacyjne, a także przeprowadzamy ich montaż. Po instalacji kompensatorów wykonujemy następnie pomiary odbiorcze oraz uruchamiamy instalację, aby zweryfikować prawidłowość jej działania. Tak jak sygnalizowaliśmy powyżej, kluczem do efektywnej i skutecznej kompensacji mocy biernej pozostają w każdym przypadku pomiary parametrów sieci przesądzające o doborze konkretnych urządzeń oraz rodzaju preferowanej kompensacji. Nigdy nie kierujemy się tu podobieństwami, a wyłącznie indywidualnymi wskazaniami.

Dlaczego należy kompensować moc bierną?

Prawidłowo kompensowana moc bierna to znacznie więcej niż oszczędności na rachunkach za prąd, choć oczywiście to właśnie one w głównej mierze przesądzają o zainteresowaniu tą usługą. Nie należy zapominać, że kompensacja mocy biernej wpływa również na sposób eksploatowania urządzeń elektrycznych. Jeżeli w sieci jest zbyt dużo mocy, prowadzi to do zmniejszenia jej przepustowości, a także większego poboru mocy i większych strat energii czynnej. Dzięki kompensacji, która ogranicza przepływ mocy biernej w sieci energetycznej, zmniejsza się jednocześnie współczynnik mocy, a co za tym idzie – spadki w napięciach i straty mocy. Odciążony zostaje nie tylko sam system, ale i transformatory oraz linie kablowe, których żywotność i sprawność ulega automatycznemu wydłużeniu.